变频调速应用技术讲座

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1、35变频调速应用技术讲座为什么要开发变频器？第1章变频器的主电路1．1三相交流异步电动机简介图1－1　异步电动机的构造a）外形　b）定子　c）转子1．1．1　三相交流异步电动机的构造和原理1．构造352．旋转原理图1－2　三相交流异步电动机的旋转原理a）三相交变电流　b）三相绕组　c）旋转原理3．基本公式n0—同步转速，即旋转磁场的转速。n0＝f—电流的频率；　p—磁极对数；　nM—转子转速。Δn＝n0－nM—转差s＝＝—转差率Δn＝sn0nM＝n0－Δn＝n0－sn0＝n0（1－s）＝(1－s)35图1－3　生产

2、机械对无级调速的要求举例1．1．2　生产机械对无级调速的要求　图1－4　变频可以调速1．1．3　变频可以无级调速设2p＝4，则：fX＝0～50Hz→n0＝0～1500r∕min→nM＝0～1440r∕min35从电能到磁场能到机械能的作功过程有什么特点？1．2　电动机在能量转换中的作功过程1．2．1　电动机从电网取用电功率时的作功过程图1－5　定子取用电功率的电路a）定子绕组　b）三相电路示意图　c）单相电路示意图　d）绕组的电动势1．能量的载体—电动机的定子电路2．作功要点作用的一方：电源电压U1反作用的一方：定

3、子绕组的反电动势E1作功的标志：电路内有电流I1353．定子绕组的等效电路与电动势平衡方程图1－6　定子绕组的等效电路a）主磁通和漏磁通　b）等效电路与电动势平衡1．2．2　转子从定子侧吸收能量的作功过程图1－7　异步电动机的磁路a）定子电流的合成磁场　b）定子磁动势　c）转子磁动势的去磁作用1．能量的载体—电动机的磁路2．作功要点作用的一方：定子绕组的磁动势I1N1反作用的一方：转子绕组的磁动势I2’N1作功的标志：磁路内有磁通Φ1353．转子的等效电路图1－8　转子的等效电路图1－9　磁动势的平衡a）磁动势的平

4、衡　b）电流平衡　c）电流矢量图4．磁动势的平衡　351．2．3负载得到机械能时的作功过程图1－10　拖动系统的转矩平衡1．能量的载体—机械的旋转系统2．作功要点　作用的一方：电动机的电磁转矩　TM＝KTI2’Φ1cosφ2反作用的一方：负载的阻转矩TL作功的标志：拖动系统以一定的转速nM（＝nL）运行1．2．4　小结图1－11　能量传递小结35异步电动机发明于19世纪八十年代，变频器成功于20世纪八十年代。为什么期盼了近百年？1．3　交－直－交变频器的构成及演变1．3．1　交－直－交变频器的结构与原理1．基本框图

5、图1－12交－直－交变频器框图352．单相逆变桥图1－13单相逆变桥原理a）单相逆变桥电路　b）负载所得电压波形3．三相逆变桥图1－14三相逆变桥a）三相逆变电路　b）输出电压波形351．3．2　逆变器件的条件与发展图1－15逆变器件承受的电压和电流1．逆变器件的条件（1）能承受足够大的电压和电流。（2）允许长时间频繁地接通和关断。（3）接通和关断的控制必须十分方便。2．逆变器件的发展图1－16　SCR逆变ａ）逆变电路ｂ）电压波形ｃ）电流波形（1）起步始于晶闸管35（2）普及归功GTR（BJT）图1－17　GTR逆

6、变ａ）逆变电路ｂ）电压波形ｃ）电流波形（3）提高全靠IGBT图1－18　IGBT逆变ａ）逆变电路ｂ）电压波形ｃ）电流波形35变频调速出现了什么新问题？1．4　变频器的输出电压与频率1．4．1　变频调速出现的新问题　图1－19　频率下降出现的新问题1．频率下降时的能量变化352．磁路饱和的结果图1－20　励磁电流和饱和程度的关系a）简单磁路　b）磁路在不饱和段　c）磁路在深度饱和段图1－21　保持磁通不变的途径a）频率下降的结果　b）变频也要变压3．保持磁通不变的途径（1）从能量角度看35（2）从电动势的角度看∵E1

7、＝KEfΦ1∴＝C　→　Φ1＝C顶替办法：　＝C　→　Φ1≈C∴　变频的同时也要变压，变频器常称为VVVF。（3）频率和电压的调节比当频率为fX时，有：kF＝—频率调节比kU＝—电压调节比kU＝kF→＝C351．4．2　变频又变压的具体方法1．ＰＷＭ（脉宽调制）图1－22脉宽调制a）电路框图　b）频率较高　c）频率较低2．正弦脉宽调制（ＳＰＷＭ）图1－23正弦脉宽调制a）电压波形　b）电流波形353．正弦脉宽调制的实现（1）单极性调制图1－24单极性脉宽调制（2）双极性调制图1－25双极性脉宽调制351．4．3　载

8、波频率1．死区的概念图1－26　载波频率的影响a）电压波形　b）死区的概念　c）输出电压与载波频率的关系　2．载波频率与输出电压的关系设：δt＝6μs则：Ⅰ）fΔ＝1.5kHzⅰ）每秒内：Σδt＝6×2×1500＝18000μs＝18msⅱ）20ms内：Σδt＝18000÷50＝360μs＝0.36msⅲ）每个周期内所占比例：ξ＝0.36÷20＝0.018ⅳ